气液两相流动是一种最复杂的两相流动,因为它具有可变形的界面和一个可压缩的气相,这类流动的研究甚多,开展的最早,但由于其难度大和受实验手段的限制,一直发展不快。近年来,数字图像测量技术因其具有高灵敏度、高分辨率、快速、非接触性测量等优点,已成为测量领域中一个新的研究热点。本文结合雅砻江高水头泄洪洞的掺气水流问题,研究实现了在高速水气两相流流场的图像测量。主要结论和成果如下:(1)根据雅砻江水电开发中的锦屏一级泄洪洞设计体型,按照1:100的比尺设计制造了泄洪洞反弧段物理模型;(2)根据《机床设计规范》设计并制作了图像测量所需的相机导轨,相机机架主要是由水平直线运动滑动导轨、横向丝杠、纵向直线滑动导轨及纵向丝杠组成,可以精确控制相机移动位置,精度达到1mm;(3)设计并制作了流场照明由LED阵列组成的面光源,配套了适用的电源设备;(4)设计并制作了微气泡生成装置,可产生直径为0.1-0.9mm之间的气泡;(5)在MATLAB环境下,完成了AVI格式的视频文件的读取,并应用数字图像处理方法对水气两相流图像进行处理,将其中的分散相(即气泡)提取出来,计算得到了局部流场中气泡个数、大小及形心坐标等参数。应用PTV算法正确匹配气泡,并获取速度,运动轨迹等参数。(6)通过计算,得到了流场中各过水断面的气泡大小的离散尺寸分布、气泡速度沿断面的变化规律、各个速度分量沿程变化规律,空隙率及气泡运动轨迹范围图。